هنگامی که انسانیت برای بازگشت به ماه با برنامهٔ Artemis آماده میشود، یک چالش انتقادی ظاهر شده است که اکثر مردم هرگز درباره آن فکر نمیکنند: ساعت ماه چند است؟ در ۲ آپریل ۲۰۲۴، دفتر علوم و تکنولوژی خانه سفید (OSTP) به NASA دستور داد تا یک استاندارد زمانی ماهی یکپارچه به نام زمان هماهنگ ماهی یا LTC را تا پایان سال ۲۰۲۶ تأسیس کند.
چرا ماه به زمان خود نیاز دارد
بر روی زمین، ما بر زمان جهانی هماهنگ (UTC) تکیه میکنیم، که توسط شبکهای از بیش از ۴۰۰ ساعت اتمی در سراسر جهان تعریف میشود. ماهوارههای GPS، سیستمهای مالی، شبکههای برق، و اینترنت همگی به هماهنگی دقیق با UTC بستگی دارند.
ماه یک مسئلهٔ منحصر به فرد ارائه میدهد. به دلیل میدان گرانشی ضعیفتری، نسبیت عام پیشبینی میکند که ساعتهای بر روی سطح ماهی تقریباً ۵۶٫۰۲ میکروثانیه در روز زمینی سریعتر از ساعتهای یکسان بر روی زمین اجرا میشوند. این اثر — که توسط نسبیت عام اینشتین پیشبینی شده است — به این معنی است که یک رله ساده زمان زمین به ماه آهستهآهسته بیرون از هماهنگی با ساعتهای ماهی محلی جلو میرود.
در طول یک روز، ۵۶ میکروثانیه میتواند ناچیز به نظر برسد. اما برای سیستمهای ناوبری، این انجراف منجر به خطاهای موقعیتی حدود ۱۶ متر در روز میشود. در طول یک ماه، خطاها تقریباً ۵۰۰ متر خواهند بود — به اندازهای برای فرودهای دقیق، ناوبری رون، و زمانبندی نقل و انتقالات ارتباطی غیر قابل اعتماد است.
چگونه LTC کار خواهد کرد
زمان هماهنگ ماهی بر اساس اصول یکسانی ساخته خواهد شد که برای UTC اما بر روی محیط ماهی سازگار است. طرح شامل قرار دادن شبکهای از ساعتهای اتمی بر روی سطح ماه و در مدار ماهی است. این ساعتها برای محاسبهٔ میانگین وزندهی شدهٔ استفاده خواهند شد که زمان ماهی رسمی را تعریف میکند.
LTC یک رابطهٔ ثابت و خوب تعریف شدهٔ با UTC حفظ خواهد کرد تا زمان بتواند بدون مشکل بین زمین و ماه تبدیل شود. تفاوت کلیدی این است که LTC انجراف نسبیتی — انجرافی که ساعتهای ماهی را سریعتر اجرا میکند — را در نظر میگیرد.
موسسهٔ ملی استاندارد و تکنولوژی (NIST) یک چارچوب فنی در آگوست ۲۰۲۴ منتشر کرد که مدل ریاضی برای استخراج زمان ماهی از اصلاحات نسبیتی UTC را توصیف میکند.
تلاش بینالمللی
زمانسنجی ماهی نه تنها یک پروژهٔ NASA است. کمیتهٔ بینالمللی سازمان ملل متحد برای سیستمهای ناوبری ماهوارهای جهانی (ICG) یک گروه کاری اختصاصی را در سال ۲۰۲۴ تأسیس کرد تا زمانسنجی ماهی را بینالمللی استاندارد کند. توافقهای Artemis — امضاء شده توسط بیش از ۵۰ کشور — نیاز به سیستمهای قابل تعاملی بر روی ماه را تشخیص میدهند، و یک مرجع زمانی مشترک بنیاد است.
آژانس فضایی اروپا (ESA) نیز زمانسنجی ماهی را به عنوان بخشی از ابتکار Moonlight خود مطالعه کرده است، که با هدف ارائهٔ خدمات ارتباطی و ناوبری دور ماه است.
LTC برای آینده به چه معنی است
یک استاندارد زمانی ماهی یکپارچه ناوبری دقیق برای فرودها و رونها، زمانبندی ارتباطی قابل اعتماد بین زمین و ماه، هماهنگی بین مأموریتهای آژانسهای فضایی مختلف، و در نهایت بنیاد برای زمانسنجی بر روی مریخ و فراتر از آن را فراهم میکند.
زمان هماهنگ ماهی شبیهسازی شده نشان داده شده در moontimenow.com از نرخ انجراف منتشر شدهٔ ۵۶٫۰۲ میکروثانیه در روز استفاده میکند، تجمع شده از عصر J2000.0، تقریبی از آنچه یک ساعت LTC رسمی امروز نشان میدهد.